Streaming_media_broadcasting_system_based_on_IPv4

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Streaming_media_broadcasting_system_based_on_IPv4

(★ 75)

基于IPv4的流媒体广播系统Plus，在原版的基础上进行升级和bug修复等。采用C语言编写，使用高级Unix编程技术。The streaming media broadcasting system plus based on IPv4 is upgraded and bug repaired on the basis of the original version. It is written in C language and uses advanced unix programming technology.

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# 基于IPv4的流媒体广播系统Plus

Streaming media broadcasting system based on IPv4. It is written in C language and uses advanced unix programming technology.

## 项目简介

**基于IPv4的流媒体广播系统Plus**，在原版的基础上进行升级和bug修复等。采用C语言编写，使用高级Unix环境编程技术。基于**客户端/服务器模型（C/S）**开发，运行于**Linux**平台。服务端可以运行在个人PC或小型服务器上，客户端可以运行在个人PC或者ARM便携设备。服务端作为**守护进程**运行在后台，启动后会读取本地的媒体库信息，生成所有的**节目描述信息**，并采用**UDP组播**的形式发送给所有加入该组播组的设备，同时读取本地媒体库中的歌曲二进制内容，形成**相应频道包**，向局域网内每个设备发送MP3格式的流媒体音乐。服务器端采用**动态线程池**技术处理节目描述信息发送以及频道内容发送的并发任务，流媒体发送时的流量控制采用**令牌桶**流控技术；客户端采用**多进程**，父进程负责从网络接收频道信息和歌曲内容的数据，通过**进程间通信**技术（例如：管道）发送给子进程，子进程使用解码器（mpg123）对收到的流媒体音乐进行解码并使用扬声器播放。采用系统日志记录运行时产生的log信息。

## 需求分析

- 客户端分为数据接收和数据解码两个较为独立的功能，采用多进程方式实现，进程间通信采用匿名管道实现。
- 广播系统，服务端与客户端采用面向无连接的UDP协议，最实用的实现方式是使用UDP组播技术，相比广播更加节省局域网资源。
- 由于服务端需要多个任务并发执行，首先想到多线程处理，考虑后期功能升级，决定采用动态线程池，由线程池来管理各线程的申请和资源释放。
- UDP是面向无连接的协议，也没有流量控制。为了让客户端能正常收到所有的歌曲内容，不严重丢帧，需要手动实现流控算法，这里采用令牌桶流控。
- 客户端需要知道广播都有什么节目和内容，因此服务端需要一个不停发送节目单信息的频道。
- 服务端需要同时广播n个频道的内容，因此需要实现多线程并发。
- 以守护进程模式运行时需要使用系统日志，方便查看崩溃记录和DEGUB信息。

## 系统框架

![Image1](https://github.com/litbubo/Streaming_media_broadcasting_system_based_on_IPv4/blob/main/.mdimage/Image1.png)

服务端框架

------

![Image2](https://github.com/litbubo/Streaming_media_broadcasting_system_based_on_IPv4/blob/main/.mdimage/Image2.jpg)

客户端框架

## 目录结构

```
Streaming_media_broadcasting_system_based_on_IPv4/
├── client
│   ├── client.c
│   ├── client.h
│   ├── Makefile
│   └── start.sh
├── include
│   └── protocol.h
├── medialib
│   ├── ch1
│   │   ├── desc.txt
│   │   ├── 世界这么大还是遇见你.mp3
│   │   └── 起风了.mp3
│   ├── ch2
│   │   ├── desc.txt
│   │   ├── 带你去旅行.mp3
│   │   └── 再见只是陌生人.mp3
│   ├── ch3
│   │   ├── desc.txt
│   │   ├── Summertime Sadness.mp3
│   │   └── 学猫叫.mp3
│   └── ch4
├── server
│   ├── channel.c
│   ├── channel.h
│   ├── list.c
│   ├── list.h
│   ├── Makefile
│   ├── medialib.c
│   ├── medialib.h
│   ├── server.c
│   ├── server_conf.h
│   ├── threadpool.c
│   ├── threadpool.h
│   ├── tokenbucket.c
│   └── tokenbucket.h
├── README.md
├── LICENSE
└── Streaming_media_broadcasting_system_based_on_IPv4.code-workspace
```

说明：client文件夹为客户端代码，server文件夹为服务端代码。include存放服务端客户端数据传输格式的协定头文件。medialib为本地媒体库格式样例。

## 测试环境

- Ubuntu 20.04 LTS x86_64

- 正点原子i.MX6ULL Linux阿尔法开发板

- gcc version 9.4.0 (Ubuntu 9.4.0-1ubuntu1~20.04.1)

- gcc version 4.9.4 (Linaro GCC 4.9-2017.01)      (交叉编译器)

- Thread model: posix

## 部署

```shell
$ git clone https://github.com/litbubo/Streaming_media_broadcasting_system_based_on_IPv4.git	#Github		           # https://jihulab.com/litbubo/Streaming_media_broadcasting_system_based_on_IPv4.git   jihulab
$ cd Streaming_media_broadcasting_system_based_on_IPv4/
$ sudo cp -r ./medialib/ /var/
$ cd server/
$ make
$ ./server -R 0  # 守护进程运行
$ cd ../client/
$ make
$ ./start.sh  # 启动客户端，为防止丢帧，首次启动务必使用此脚本
```

## 运行效果

![Image3](https://github.com/litbubo/Streaming_media_broadcasting_system_based_on_IPv4/blob/main/.mdimage/Image3.png)

## 技术栈

> 高级Unix环境编程

- 文件IO

- 进程

- 进程间通信

- 守护进程

- 信号

- 线程

- 网络编程(socket)

- UDP

## 后期改进

- 采用Qt框架实现带GUI的客户端，可在UI中显示歌曲信息和进度条等。
- 服务端采用动态媒体库，随着媒体库的增加和减少，服务端无需重启即可增加或减少频道的数目，同时更新后的发送节目单信息。

## 其他

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